Maßgeschneiderte Durchlauf-Strahlanlage für die Blankstahl-Herstellung

Blankstahl, aus dem unter anderem Einspritzkomponenten für Dieselmotoren gefertigt werden, hat hohe Qualitätsanforderungen zu erfüllen. Eine wesentliche Rolle dabei spielt das Strahlen vor dem Ziehprozess. Für einen führenden Hersteller entwickelte Rösler eine Durchlauf-Strahlanlage, die für die fertigungsintegrierte, vollautomatische Bearbeitung von Stahlstäben mit einem  Hüllkreisdurchmesser von 24 bis 80 mm ausgelegt ist und neben einem optimalen Ergebnis eine Entzunderungs - Durchlaufgeschwindigkeit  von bis zu 60 Metern pro Minute ermöglicht.

Als selbständiges Tochterunternehmen der Saarstahl AG hat die Saar-Blankstahl GmbH alle Vorteile einer eigenen Roheisenbasis auf ihrer Seite. Das ist ein Grundstein für die hohe Qualität der Blankstähle des Unternehmens, die weltweit vertrieben werden. Weitere sind das umfangreiche Know-how sowie modernste Fertigungslinien für das Ziehen, Schälen und die Wärmebehandlung. Darüber hinaus verfügt das Unternehmen mit Werken in Homburg und Burbach über Hochleistungsprüftechnik zur Durchführung von Wirbelstrom- und Ultraschallprüfungen. So entstehen durch individuell geplante und aufeinander abgestimmte Verfahrensabläufe aus ausgewählten Drähten und Stäben Hochleistungsstähle für unterschiedlichste Anwendungen beispielsweise in der Automobilzulieferindustrie.

Strahlen – ein qualitätsentscheidender Verfahrensschritt
Vor dem Ziehen der Rund-, Vierkant- und Sechskantstäbe sowie der Sonderformate müssen die Walzprodukte gestrahlt werden, um anhaftenden Zunder und Rost zu entfernen. „Dies ist ein in zweifacher Hinsicht entscheidender Verfahrensschritt, um den hohen kundenspezifischen Anforderungen an eine homogene Oberfläche gerecht zu werden. Einerseits kann anhaftender Zunder die Ziehmatrize beschädigen und auf dem Blankstahl Riefen verursachen. Andererseits kann in den Blankstahl eingedrückter Zunder bei der späteren spanenden Bearbeitung eine Beschädigung der Werkzeuge verursachen. Daher muss beim Strahlen mindestens der Reinheitsgrad SA 2,5 – SA 3 erreicht werden“; erklärt Günther Dorscheid, Werksleiter bei Saar-Blankstahl. Bei der Ersatzinvestition in ein neues Strahlsystem im Werk Burbach war dies eine der wesentlichen Vorgaben. Im Pflichtenheft standen außerdem Forderungen wie hohe Durchsatzleistung, Verfügbarkeit, Wartungsfreundlichkeit und effiziente Staubabscheidung. Ein weiterer wesentlicher Punkt war die Integration der Anlage in die bestehende Fertigung. „Gerade der letzte Punkt stellte eine Herausforderung dar, da die Höhe unter der Kranbahn relativ gering ist“, beschreibt der Werksleiter.

Mit maßgeschneidertem Konzept überzeugt
„Auf Rösler sind wir eigentlich erst aufmerksam geworden als die Verhandlungen mit anderen Herstellern schon im Gange waren. Wir haben uns das Unternehmen in Untermerzbach angeschaut und waren beeindruckt“, führt Günther Dorscheid weiter aus. Obwohl Rösler bis zu diesem Zeitpunkt noch kein vergleichbares Strahlsystem gebaut hatte, erhielten die Untermerzbacher den Zuschlag. Ausschlaggebend dabei waren einerseits das technische Konzept und die Anpassung der Durchlaufstrahlanlage REDL 6-30/100 an die örtlichen Gegebenheiten bei Saar- Blankstahl in Burbach. Andererseits die guten Erfahrungen ehemaliger Kollegen von Günther Dorscheid mit einer Rohrstrahlanlage von Rösler.

Auf hohe Leistung ausgelegt
Die REDL 6-30/100 ermöglicht die Bearbeitung von Rund-, Vierkant- und Sechskantstahlstäben mit Hüllkreis–Durchmessern beziehungsweise Materialquerschnitten von 24 bis 80 mm. Die Führung der Stahlstäbe erfolgt durch Transportrollen aus gehärtetem Werkzeugstahl. Bei „leichteren“ Teilen verhindern spezielle Druckrollen ein Durchrutschen der Stäbe. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit lässt sich im Bereich von 12 bis 60 m pro Minute teilespezifisch anpassen. Dies gewährleistet, dass auch bei stark verzunderten und verrosteten Stahlstäben, die den Rostgrad C aufweisen, das Ergebnis SA 3 erzielt wird.
Dafür verfügt die Anlage über sechs Hochleistungsturbinen EVO 38 mit 30 kW Antriebsleistung und einem Strahlmitteldurchsatz von bis zu 430 kg/min. Bei diesen Zweischeiben-Turbinen sorgen widerstandsfähige Materialien wie gehärteter Werkzeug- und Manganstahl sowie die lasergefertigten  Turbinen–Gehäuseteile mit Verklinkungen für eine sehr robuste und langlebige Bauweise. Ein Stecksystem für die Befestigung der auswechselbaren Wurfschaufeln macht Schrauben und Federn, und damit verschleißanfällige Bauteile überflüssig. Außerdem ermöglicht es einen einfachen und zeitsparenden Wurfschaufelwechsel.
„Die neue Anlage ist so leistungsfähig, dass wir unsere Strahlkapazität damit praktisch verdoppelt haben und das Strahlen deutlich schneller geworden ist als das Ziehen. Wir können die gestrahlten Stäbe in einem Pufferspeicher lagern und die Anlage teilweise für mehrere Stunden täglich abstellen, was einen Beitrag zur Energieeinsparung und zur Reduzierung von innerem Verschleiß und Strahlmittelverbrauch leistet. Und natürlich haben wir dadurch auch eine entsprechende Kapazitätsreserve“, berichtet der Werksleiter.

Optimal gegen Verschleiß geschützt
Jeweils zwei um 60° versetzte Turbinen sind in einer der drei Strahlkammern so platziert, dass das Strahlmittel in einem 90°-Winkel auf die Rohmaterial-Stäbe trifft. Die Konzeption der Anlage mit Eingangs- Mittel- und Ausgangsstrahlkammer bietet verschiedene Vorteile. So wird verhindert, dass die Turbinen ineinander strahlen und die Teile beschädigen. Gleichzeitig ermöglicht diese Unterteilung, dass die für den Transport der Stahlstäbe erforderlichen Rollen in vom Strahlmittel abgeschirmten Bereichen untergebracht sind und dadurch deren Verschleiß minimiert wird. Einen optimalen Verschleißschutz innerhalb des Strahlbereiches der Strahlanlage, weisen die leicht auswechselbaren Manganstahl- beziehungsweise gehärteten Werkzeugstahlschutzplatten  auf. Die Transportrollen bestehen ebenfalls aus gehärtetem Werkzeugstahl. Die Druckrollen sind aus Vulkolan gefertigt, um Druckstelleneindrücke durch Strahlmittel zu vermeiden.

Effiziente Aufbereitung von Strahlmittel und Abluft
Um die geforderte Bauhöhe von nur 4600 mm einzuhalten, wurde die REDL 6-30/100 in Niedrigbauweise konstruiert. Das gesamte Strahlmittelreinigungssystem wurde nicht wie üblich auf der Strahlanlage platziert, sondern neben dieser. Deshalb ist auch der Strahlmittelkreislauf mit zwei Becherwerken ausgestattet. Verunreinigtes Strahlmittel aus der Strahlkammer, wird über eine Querschnecke zum ersten Becherwerk befördert und anschließend vertikal zum Strahlmittelreiniger (Sichter). Verunreinigungen, zerschlagenes Strahlmittel und Staub werden in der Windsichtung aus dem Strahlmittelschleier mitgerissen. Grobstaub sammelt sich in einem Abfallbehälter bzw.  Feinstaub in einem Filter. So gereinigtes Strahlmittel fließt zur wiederholten Verwendung in ein Vorratssilo unterhalb des Windsichters. Je nach Bedarf transportiert das zweite Becherwerk dann das Strahlmittel aus diesem Vorratssilo in ein über den Turbinen befindlichen Zwischensilo, aus dem die Turbinen gespeist werden. Dies erlaubt eine kontinuierliche Aufrechterhaltung des Strahlmittelflusses. 
Verunreinigtes Rohgas aus der Strahlkammer wir im ersten Schritt über einen Patronenfilter gereinigt. Dessen Abluft erfährt eine zusätzlich nachgeschaltete Feinfilterung. Diese Abluft kann im Winter in die Halle zurückgeführt werden, was der Energieeinsparung dient.

Steuerungstechnische Integration schon bei der Vorabnahme
Die Strahlanlage ist in eine komplette Fertigungslinie eingebunden. Dies machte nicht nur einen schnellen Austausch, sondern auch die Integration in die übergeordnete Liniensteuerung erforderlich. Hier konnte Saar-Blankstahl davon profitieren, dass Rösler seine Anlagen in Untermerzbach vor der Auslieferung vollständig aufbaut und Probeläufe durchführt. „Andere Hersteller hätten uns einzelne Komponenten ins Werk Burbach transportiert und die Anlage dort dann zum ersten Mal aufgebaut und getestet. Bei Rösler hatten wir die Möglichkeit zu einer Vorabnahme des funktionsfähigen Strahlsystems noch in Untermerzbach. Zusammen mit unserem eigenen Steuerungsbauer konnten wir daher schon dort die steuerungstechnische Integration von z.B Bedienerkonzept, Chargenverfolgung, usw. ausprobieren und optimieren. Das hat sicher einen Beitrag dazu geleistet, dass der gesamte Austausch der Strahlanlage innerhalb von vier Wochen erledigt werden konnte“, resümiert Günther Dorscheid.